Binder 机制 的简单理解和使用
Binder 机制1、背景1.1、进程空间划分1.2、进程隔离 & 跨进程通信（ IPC）
2、Binder到底是什么？3、Binder 跨进程通信机制 模型3.1、模型原理图3.1.1、模型拓展
3.2、模型组成角色说明3.3、Binder驱动3.4、模型原理步骤说明3.5、额外说明
4、Binder机制 的具体实现原理4.1、实例说明4.1.1、步骤1：注册服务4.1.2、步骤2：获取服务4.1.3、步骤3: 使用服务4.1.4、总结
5、面试问题
参考
Binder 机制
1、背景
在讲解Binder前，我们先了解一些Linux的基础知识
1.1、进程空间划分
IPC 即 Inter-Process Communication (进程间通信)。Android 基于 Linux，而 Linux 出于安全考虑，不同进程间不能之间操作对方的数据，这叫做“进程隔离”。
1.2、进程隔离 & 跨进程通信（ IPC）
进程隔离
为了保证 安全性 & 独立性，一个进程 不能直接操作或者访问另一个进程，即Android的进程是相互独立、隔离的
跨进程通信（ IPC ）
即进程间需进行数据交互、通信
跨进程通信的基本原理
Android应用和系统services运行在不同进程中是为了安全，稳定，以及内存管理的原因，但是应用和系统服务需要通信和分享数据。
优点
安全性：每个进程都单独运行的，可以保证应用层对系统层的隔离。稳定性：如果某个进程崩溃了不会导致其他进程崩溃。内存分配：如果某个进程以及不需要了可以从内存中移除，并且回收相应的内存。
2、Binder到底是什么？
拿Activity举例从上图可以看出来：Activity是由ActivityManager来控制的，而ActivityManager其实是通过Binder获取ActivityManagerService服务来控制Activity的，并且ActivityManager是Android系统FrameWork层的，和应用中的activity不是同一个进程。
一个进程空间分为 用户空间 & 内核空间（Kernel），即把进程内 用户 & 内核 隔离开来；用户空间的数据不可共享,内核空间的数据可共享,一个进程 不能直接操作或者访问另一个进程，即Android的进程是相互独立、隔离的跨进程通信机制 模型 基于 Client - Server 模式，client\server\serverManager属于不同的进程，如果想要实现跨进程通信就需要Binder等进程间通信方式。
3、Binder 跨进程通信机制 模型
3.1、模型原理图
Binder 跨进程通信机制 模型 基于 Client - Server 模式
3.1.1、模型拓展
一个进程是不能直接直接操作另一个进程的，比如说读取另一个进程的数据，或者往另一个进程的内存空间写数据，进程之间的通信要通过内核进程才可以，因此这里就要使用到进程通信工具Binder了如下图： 但是上面还有个问题就是client和service要直接和binder driver打交道，但是实际上client和service并不想知道binder相关协议，所以进一步client通过添加proxy代理，service通过添加stub来进一步处理与binder的交互。
这样的好处是client和service都可以不用直接去和binder打交道。上面的图好像已经很完善了，但是Android系统更进一步封装，不让client知道Binder的存在，Android系统提供了Manager来管理client。如下图： 这样client只需要交给manager来管理就好了，根本就不用关心进程通信相关的事，关于manager其实是很熟悉的，比如说activity的就是由ActivityManager来控制的，ActivityManager是通过Binder获取ActivityManagerService来控制activity的。这样就不用我们自己来使用Binder来ActivityManagerService通信了。
3.2、模型组成角色说明
3.3、Binder驱动
跨进程通信的核心原理
关于其核心原理：内存映射，具体请看文章：操作系统：图文详解 内存映射
3.4、模型原理步骤说明
3.5、额外说明
说明1：Client进程、Server进程 & Service Manager 进程之间的交互 都必须通过Binder驱动（使用 open 和 ioctl文件操作函数），而非直接交互
原因：
Client进程、Server进程 & Service Manager进程属于进程空间的用户空间，不可进行进程间交互Binder驱动 属于 进程空间的 内核空间，可进行进程间 & 进程内交互
说明2： Binder驱动 & Service Manager进程 属于 Android基础架构（即系统已经实现好了）；而Client 进程 和 Server 进程 属于Android应用层（需要开发者自己实现）
说明3：Binder请求的线程管理
4、Binder机制 的具体实现原理
Binder机制在 Android中的实现主要依靠 Binder类，其实现了IBinder 接口
4.1、实例说明
Client进程 需要调用 Server进程的加法函数（将整数a和b相加）
Client进程 需要传两个整数给 Server进程Server进程 需要把相加后的结果 返回给Client进程
4.1.1、步骤1：注册服务
Binder binder = new Stub();
// 步骤1：创建Binder对象 ->>分析1
// 步骤2：创建 IInterface 接口类 的匿名类
// 创建前，需要预先定义 继承了IInterface 接口的接口 -->分析3
IInterface plus = new IPlus(){
// 确定Client进程需要调用的方法
public int add(int a,int b) {
return a+b;
}
// 实现IInterface接口中唯一的方法
public IBinder asBinder（）{
return null ;
}
};
// 步骤3
binder.attachInterface(plus，"add two int");
// 1. 将（add two int，plus）作为（key,value）对存入到Binder对象中的一个Map
// 2. 之后，Binder对象 可根据add two int通过queryLocalIInterface（）获得对应IInterface对象（即plus）的引用，可依靠该引用完成对请求方法的调用
// 分析完毕，跳出
<-- 分析1：Stub类 -->
public class Stub extends Binder {
// 继承自Binder类 ->>分析2
// 复写onTransact（）
@Override
boolean onTransact(int code, Parcel data, Parcel reply, int flags){
// 具体逻辑等到步骤3再具体讲解，此处先跳过
switch (code) {
case Stub.add： {
data.enforceInterface("add two int");
int arg0 = data.readInt();
int arg1 = data.readInt();
int result = this.queryLocalIInterface("add two int") .add( arg0, arg1);
reply.writeInt(result);
return true;
}
}
return super.onTransact(code, data, reply, flags);
}
// 回到上面的步骤1，继续看步骤2
<-- 分析2：Binder 类 -->
public class Binder implement IBinder{
// Binder机制在Android中的实现主要依靠的是Binder类，其实现了IBinder接口
// IBinder接口：定义了远程操作对象的基本接口，代表了一种跨进程传输的能力
// 系统会为每个实现了IBinder接口的对象提供跨进程传输能力
// 即Binder类对象具备了跨进程传输的能力
void attachInterface(IInterface plus, String descriptor)；
// 作用：
// 1. 将（descriptor，plus）作为（key,value）对存入到Binder对象中的一个Map
// 2. 之后，Binder对象 可根据descriptor通过queryLocalIInterface（）获得对应IInterface对象（即plus）的引用，可依靠该引用完成对请求方法的调用
IInterface queryLocalInterface(Stringdescriptor) ；
// 作用：根据 参数 descriptor 查找相应的IInterface对象（即plus引用）
boolean onTransact(int code, Parcel data, Parcel reply, int flags)；
// 定义：继承自IBinder接口的
// 作用：执行Client进程所请求的目标方法（子类需要复写）
// 参数说明：
// code：Client进程请求方法标识符。即Server进程根据该标识确定所请求的目标方法
// data：目标方法的参数。（Client进程传进来的，此处就是整数a和b）
// reply：目标方法执行后的结果（返回给Client进程）
// 注：运行在Server进程的Binder线程池中；当Client进程发起远程请求时，远程请求会要求系统底层执行回调该方法
final class BinderProxy implements IBinder {
// 即Server进程创建的Binder对象的代理对象类
// 该类属于Binder的内部类
}
// 回到分析1原处
}
<-- 分析3：IInterface接口实现类 -->
public interface IPlus extends IInterface {
// 继承自IInterface接口->>分析4
// 定义需要实现的接口方法，即Client进程需要调用的方法
public int add(int a,int b);
// 返回步骤2
}
<-- 分析4：IInterface接口类 -->
// 进程间通信定义的通用接口
// 通过定义接口，然后再服务端实现接口、客户端调用接口，就可实现跨进程通信。
public interface IInterface
{
// 只有一个方法：返回当前接口关联的 Binder 对象。
public IBinder asBinder();
}
// 回到分析3原处
注册服务后，Binder驱动持有 Server进程创建的Binder实体
4.1.2、步骤2：获取服务
Client进程 使用 某个 service前（此处是 相加函数），须 通过Binder驱动 向 ServiceManager进程 获取相应的Service信息
4.1.3、步骤3: 使用服务
步骤1： Client进程 将参数（整数a和b）发送到Server进程
// 1. Client进程 将需要传送的数据写入到Parcel对象中
// data = 数据 = 目标方法的参数（Client进程传进来的，此处就是整数a和b） + IInterface接口对象的标识符descriptor
android.os.Parcel data = android.os.Parcel.obtain();
data.writeInt(a);
data.writeInt(b);
data.writeInterfaceToken("add two int");；
// 方法对象标识符让Server进程在Binder对象中根据"add two int"通过queryLocalIInterface（）查找相应的IInterface对象（即Server创建的plus），Client进程需要调用的相加方法就在该对象中
android.os.Parcel reply = android.os.Parcel.obtain();
// reply：目标方法执行后的结果（此处是相加后的结果）
// 2. 通过 调用代理对象的transact（） 将 上述数据发送到Binder驱动
binderproxy.transact(Stub.add, data, reply, 0)
// 参数说明：
// 1. Stub.add：目标方法的标识符（Client进程 和 Server进程 自身约定，可为任意）
// 2. data ：上述的Parcel对象
// 3. reply：返回结果
// 0：可不管
// 注：在发送数据后，Client进程的该线程会暂时被挂起
// 所以，若Server进程执行的耗时操作，请不要使用主线程，以防止ANR
// 3. Binder驱动根据 代理对象 找到对应的真身Binder对象所在的Server 进程（系统自动执行）
// 4. Binder驱动把 数据 发送到Server 进程中，并通知Server 进程执行解包（系统自动执行）
步骤2：Server进程根据Client进要求 调用 目标方法（即加法函数）
// 1. 收到Binder驱动通知后，Server 进程通过回调Binder对象onTransact（）进行数据解包 & 调用目标方法
public class Stub extends Binder {
// 复写onTransact（）
@Override
boolean onTransact(int code, Parcel data, Parcel reply, int flags){
// code即在transact（）中约定的目标方法的标识符
switch (code) {
case Stub.add： {
// a. 解包Parcel中的数据
data.enforceInterface("add two int");
// a1. 解析目标方法对象的标识符
int arg0 = data.readInt();
int arg1 = data.readInt();
// a2. 获得目标方法的参数
// b. 根据"add two int"通过queryLocalIInterface（）获取相应的IInterface对象（即Server创建的plus）的引用，通过该对象引用调用方法
int result = this.queryLocalIInterface("add two int") .add( arg0, arg1);
// c. 将计算结果写入到reply
reply.writeInt(result);
return true;
}
}
return super.onTransact(code, data, reply, flags);
// 2. 将结算结果返回 到Binder驱动
步骤3：Server进程 将目标方法的结果（即加法后的结果）返回给Client进程
// 1. Binder驱动根据 代理对象 沿原路 将结果返回 并通知Client进程获取返回结果
// 2. 通过代理对象 接收结果（之前被挂起的线程被唤醒）
binderproxy.transact(Stub.ADD, data, reply, 0)；
reply.readException();；
result = reply.readInt()；
}
}
4.1.4、总结
优点
Binder 相较于传统 IPC 来说更适合于Android系统，具体原因的包括如下三点：
Binder 本身是 C/S 架构的，这一点更符合 Android 系统的架构性能上更有优势：管道，消息队列，Socket 的通讯都需要两次数据拷贝，而 Binder 只需要一次。要知道，对于系统底层的 IPC形式，少一次数据拷贝，对整体性能的影响是非常之大的安全性更好：传统 IPC 形式，无法得到对方的身份标识（UID/GID)，而在使用 Binder IPC 时，这些身份标示是跟随调用过程而自动传递的。Server 端很容易就可以知道 Client 端的身份，非常便于做安全检查
5、面试问题
Android开发面试被问Binder还不会，收藏这一篇就够了（附图解）
参考
1、图解Android中的Binder机制 2、Android Binder（也许是最容易理解的） 3、图文详解Binder跨进程通信原理 4、Android 接口定义语言 (AIDL) 5、[学习笔记]Android开发艺术探索：IPC机制